fiz nr56 spr4

Akademia Techniczno-Humanistyczna 18.04.2012

Wydział ZiI

Transport

sem. IV

Ćwiczenie nr56

Badanie wpływu temperatury na przewodnictwo elektryczne przewodników i półprzewodników.

Wykonali:

gr 2a -T5

s) Sylwia Mikołajek

w) Tomasz Pudalik

I. CHARAKTERYSTYKA UKŁADU POMIAROWEGO

Schemat układu pomiarowego przedstawia rys.1. W jego skład wchodzą:

wypełnionego woda (Rys.1).

grzewczego i stabilizujacego temperature kapieli olejowej oraz zanurzonych w niej elementów.

Rys.2. Schemat układu pomiarowego

Ω – omomierz do pomiaru oporu przewodnika,

kΩ –omomierz do pomiaru oporu półprzewodnika,

T – termometr elektryczny

II. PRZYGOTOWANIE I PRZEBIEG ĆWICZENIA:

1. Sprawdzic czy ultratermostat napełniony jest woda i w razie potrzeby napuscic wody do pełna.

2. Jesli płyta pomiarowa z badanymi elementami zanurzona jest w kapieli, właczyc grzałke

pomocnicza oraz grzałke ultratermostatu i odczytac wartosci oporów przewodnika R[W]

i półprzewodnika R[kW], gdy temperatura kapieli olejowej osiagnie wartosc t = 22oC. Wyniki

zanotowac w tabeli 1.

3. Odczytac wartosci oporu elektrycznego badanych elementów w temperaturze t = 25oC kapieli.

Kolejnych odczytów dokonywac, co około 5°C a do osiagniecia temperatury 80°C. Wszystkie

rezultaty zapisac w tabeli 1.

Grzałke ultratermostatu właczamy ustawiajac przełacznik główny w pozycji H4. W trakcie

pomiarów, gdy temperatura kapieli osiagnie wartosc t =50oC naley wyłaczyc grzałke pomocnicza.

Konczac pomiary przełacznik główny ustawiamy w pozycji H0.

III. OMÓWIENIE WYKONYWANYCH POMIARÓW

Celem ćwiczenia jest zbadanie wpływu temperatury na przewodnictwo elektryczne ciał stałych. Aby moc zbadać tę właściwość najpierw zapoznaliśmy się z pewnymi wzoram i prawami przedstawionymi niżej.

Jedną z wielkości charakteryzujących zdolność ciał stałych do przewodzenia prądu elektrycznego jest opór . Jest to wielkość , której miarą jest stosunek napięcia przyłożonego do końców przewodnika , do natężenia płynącego prądu (pierwsze prawo Ohma). Jednostką oporu elektrycznego jest (ohm). Przypuszczać można ,że opór jest stały (wzrost napięcia powoduje wzrost natężenia) , ale opór zmienia się przy równoczesnej zmianie temperatury. W zależności od rodzaju ciała stałego opór może rosnąć , maleć lub pozostawać nie zmieniony przy wzroście temperatury. Wielkością charakteryzującą zmiany temperaturowe oporu jest współczynnik temperaturowy oporu . Wyraża on względny przyrost oporu przy ogrzaniu przewodnika o .

Opór elektryczny przewodników w temperaturach dużo wyższych od temperatury Debye’a rośnie liniowo wraz ze wzrostem temperatury :

,

gdzie to przyrost temperatury

to opór przewodnika w temperaturze otoczenia.

Dla półprzewodników opór elektryczny maleje eksponencjalnie wraz ze wzrostem temperatury :

,

gdzie jest to szerokość pasma wzbronionego ,

jest stałą Boltzmana,

to stała oporności zależna od koncentracji nośników ładunku w stanie podstawowym i ich ruchliwości.

Jeżeli zlogarytmujemy obustronnie to równanie otrzymamy liniową zależność od odwrotności temperatury w skali bezwzględnej :

.

Wyznaczając prostą korelacji odkładając na a na będziemy mogli wyznaczyć szerokość pasma wzbronionego , który wyznaczyć można z wartości współczynnika kierunkowego tej prostej. Jego wartość jest bowiem równa , natomiast wyraz stały jest równy .

IV. OPRACOWANIE WYNIKÓW POMIARÓW:

Przewodnik

Półprzewodnik
R1\R0
Parametry prostej korelacji do zależności R1\R0 = f(1/T)

ponieważ, dla przewodnika:

R=Rp0(1+αΔT), czyli α=a

1 J = 0,62415 · 1019 eV

Parametry prostej korelacji do zależności lnR2 = f(1/T)

ponieważ, dla półprzewodnika:

stąd wynika, że: b=lnRp0

lnRp0=b= -3,4521

E=a ⋅ k

gdzie:

k - stała Boltzmana

a - współczynnik kierunkowy prostej lnR = f (1/T)

E= 3999,605 K ⋅ 8,617342⋅10-5 eV/K = 0,3575 eV

E=0,35 eV

ΔE=0,035 eV

VI. WYKRESY:

Wykres 1. Zależność liniową od odwrotności temperatury 1/T

Wykres 2. Funkcja regresji oporów w stosunku do przyrostu czasu.

Punkty oznaczają wyniki pomiarów.

Linia przedstawia funkcję regresji.

:

Wykres 3. Zależność malejąca oporu od temperatury.

Na wykresie można zaobserwować, że wraz opór maleje wraz ze wzrostem temperatury.

VII. WNIOSKI:

Dzięki temu doświadczeniu stwierdziliśmy , że opór zależy od temperatury. Im większa temperatura tym większy jest opór przewodników a w przypadku półprzewodników opór maleje wraz ze wzrostem temperatury.


Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
wykres1 nr56 spr4
wykres2 nr56 spr4
Chemia fiz - spr4 - seria 2, 1
5 3 FIZJOLOGIA W FIZ
Fiz kwantowa
mat fiz 2008 10 06
9, dokumentacja pracy fiz, diagnostyka fizj, problemy i ich rozwiazywane zwiazane z plananem
Zestaw Fiz.wsp, AGH, ROK I, fizyka, Fizyka
Lab fiz 43 2, Studia, Semestr 1, Fizyka, Sprawozdania
Nr ćwiczenia5 moje, Elektrotechnika AGH, Semestr II letni 2012-2013, Fizyka II - Laboratorium, labor
Fiz 10 P, Studia, Ogólne, Fiyzka, od romka, studia materiały, Fizyka lab, Termopary
fiz odp na pyt grA i B, Politechnika Poznańska, ZiIP, Semestr I, Fizyka
fiz sc

więcej podobnych podstron